CN107840258A - 一种双向驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向驱动装置，属于驱动机构技术领域，解决了现有技术中的双向驱动装置无法分时、独立地驱动两个部件运动的问题。该双向驱动装置包括双向驱动器、线槽以及棘轮组件，棘轮组件分为止动方向相反的两个正棘轮组件和反棘轮组件；正棘轮组件和反棘轮组件分别与双向驱动器的输出轴套接固定；线槽为两个，分别与正棘轮组件和反棘轮组件连接；双向驱动器正向转动，通过正棘轮组件驱动相应的线槽转动；双向驱动器反向转动，通过反棘轮组件驱动相应的线槽转动。本发明提供的双向驱动装置可用于分时、独立地驱动两根绳索进行运动。

Description

一种双向驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动机构，尤其涉及一种基于双棘轮的双向驱动装置。

背景技术

绳索为典型的绳索，驱动装置通过绳索将运动和动力传递到目标处，由于绳索与驱动装置之间安装灵活，运动部分(绳索)的重量低，因此，绳索-驱动装置的响应速度非常快。

现有技术中，上述驱动装置通常为双向驱动，双向驱动器与绳索一一对应，也就是一个双向驱动器驱动一根绳索。

但是，由于双向驱动器其可以做正转和反转两种运动，而绳索-驱动装置仅能利用双向驱动器的正转或者反转，无法有效地利用双向驱动器的双向转动，从而造成资源的浪费。尤其是对于某些需要分时、独立地驱动多个运动部件的系统来说，每个运动部件都需要对应一个绳索-驱动装置，势必会增加整个系统的复杂程度、成本和重量。

例如，对于驱动机器人的运动，由于绳索-驱动结构只能驱动一根绳索进行单向运动，因此，驱动机器人的单个转动关节就需要两套绳索-驱动装置。对于悬吊搬运系统，一套绳索-驱动装置仅能挂载一个重物，而无法实现一套绳索驱动装置挂载两个重物的目的，也无法对两个重物进行分时独立地悬吊。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种双向驱动装置，解决了现有技术中的双向驱动装置无法分时、独立地驱动两个部件运动的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种双向驱动装置，包括双向驱动器、线槽以及棘轮组件，棘轮组件分为止动方向相反的正棘轮组件和反棘轮组件；正棘轮组件和反棘轮组件分别与双向驱动器的输出轴套接固定；线槽为两个，分别与正棘轮组件和反棘轮组件连接；双向驱动器正向转动，通过正棘轮组件驱动相应的线槽转动；双向驱动器反向转动，通过反棘轮组件驱动相应的线槽转动。

进一步地，棘轮组件包括棘轮以及位于棘轮的外缘的棘爪，棘爪用于对棘轮进行单向卡止；线槽套设于棘轮的外缘，且与棘爪固定连接。

进一步地，双向驱动装置还包括预紧结构；绳索穿过预紧结构，使得绳索位于预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽上的部分始终承受预紧结构的拉力。

进一步地，预紧结构包括固定梁、活动梁、弹簧和绳索接口；两个活动梁相对应的一端与固定梁滑动连接，弹簧的一端与其中一个活动梁固定连接，弹簧的另一端与另一个活动梁固定连接；绳索接口位于两个活动梁上，绳索穿过绳索接口。

进一步地，预紧结构还包括连接杆；固定梁包括相互平行布置的固定单梁，活动梁位于两根固定单梁之间；固定单梁上开设有固定梁滑槽，活动梁的两端开设有活动梁滑槽，连接杆穿过固定梁滑槽和活动梁滑槽，使得固定单梁和活动梁连接起来。

进一步地，预紧结构包括弹性环、弹簧和绳索接口；弹簧的两端分别与弹性环固定连接；绳索接口位于弹性环上，绳索穿过绳索接口。

进一步地，绳索接口的内侧壁设有接口防滑部，绳索与接口防滑部受力接触。

进一步地，双向驱动装置还包括线槽防滑部，线槽防滑部设于线槽的槽壁。

进一步地，双向驱动装置还包括轴承以及与轴承配合的轴承座；轴承与双向驱动器的输出轴的末端固定连接，轴承座与外部支架固定连接。

进一步地，双向驱动装置还包括减速机，棘轮通过减速机与双向驱动器的输出轴连接。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

a)本发明提供的双向驱动装置中设有止动方向相反的两个棘轮组件，利用棘轮组件的单向运动-反向锁止性质，在双向驱动器主动驱动其中一个棘轮组件时，另一个棘轮组件不受影响而处于被动状态，也就是说，双向驱动器正向转动和反向转动能够互不影响，转动方向就行解耦，使得双向驱动装置能够在不同时段、分时、独立地驱动两个绳索运动。

b)本发明提供的双向驱动装置降低整体系统对驱动装置的数量，实现驱动装置的高效利用，降低整体系统的制造成本。

c)本发明提供的双向驱动装置中绳索位于预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽上的部分始终承受预紧结构的拉力，使得绳索始终紧紧缠绕在线槽上，减少了绳索出现跳线的情况，从而能够更好地规划绳索的传力路径，保证了双向驱动装置的驱动稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一的双向驱动装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一的双向驱动装置的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明实施例一的双向驱动装置的测视图；

图5为本发明实施例一的双向驱动装置中弹性环的结构示意图；

图6为本发明实施例一的双向驱动装置中棘轮组件和线槽的结构示意图；

图7为图6的B-B剖视图；

图8为本发明实施例一的双向驱动装置中棘轮组件和线槽的侧视图。

附图标记：

1-线槽；2-棘轮；3-棘爪；4-双向驱动器；5-固定梁；6-活动梁；7-弹簧；8-绳索接口；9-弹性环；10-接口防滑部；11-线鞘；12-轴承；13-轴承座；14-驱动器支座；15-减速机；16-绳索；17-线槽防滑部。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供的双向驱动装置，如图1至图8所示，包括双向驱动器4、线槽1(单层线槽或多层线槽均可)以及棘轮组件，棘轮组件分为止动方向相反的正棘轮组件和反棘轮组件；正棘轮组件和反棘轮组件分别与双向驱动器4的输出轴套接固定；线槽1为两个，分别与正棘轮组件和反棘轮组件连接；双向驱动器4正向转动，通过正棘轮组件驱动相应的线槽1转动，与反棘轮组件相对应的线槽1不转动；双向驱动器4反向转动，通过反棘轮组件驱动相应的线槽1转动，与正棘轮组件相对应的线槽1不转动。

需要说明的是，上述正棘轮组件和反棘轮组件的结构完全相同，仅是为了描述更加清楚，将两个结构完全相同的棘轮组件分别定义为正棘轮组件和反棘轮组件，也就是说，棘轮组件的数量为两个，其中，卡止方向与双向驱动器4正向转动的方向相同的棘轮组件为正棘轮组件，卡止方向与双向驱动器4反向转动的方向相同的棘轮组件为反棘轮组件。

实施时，绳索16缠绕于线槽1的外缘，双向驱动器4正向转动，带动正棘轮组件转动，由于正棘轮组件的卡止方向与双向驱动器4正向转动的方向相同，使得正棘轮组件能够带动与其连接的线槽1转动，从而驱动缠绕于该线槽1上的绳索16单向运动；同理，当双向驱动器4反向转动，由于反棘轮组件的卡止方向与双向驱动器4反向转动的方向相同，使得反棘轮组件能够带动与其连接的线槽1转动，从而驱动缠绕于该线槽1上的绳索16单向运动，实现双向驱动器4在不同时段、分时、独立地驱动两个绳索16运动。

与现有技术相比，本实施例提供的双向驱动装置中设有止动方向相反的两个棘轮组件，利用棘轮组件的单向运动-反向锁止性质，在双向驱动器4主动驱动其中一个棘轮组件时，另一个棘轮组件不受影响而处于被动状态，也就是说，双向驱动器4正向转动和反向转动能够互不影响，转动方向就行解耦，使得双向驱动装置能够在不同时段、分时、独立地驱动两个绳索16运动，从而降低整体系统对驱动装置的数量，实现驱动装置的高效利用，降低整体系统的制造成本。

上述双向驱动装置不仅能够应用于绳索16驱动中，也能够应用于其他常见的动力系统中，在此不一一说明。

对于棘轮组件和棘轮组件的结构，示例性地，棘轮组件包括棘轮2以及位于棘轮2的外缘的棘爪3，棘爪3用于对棘轮2进行单向卡止；线槽1套设于棘轮2的外缘，且与棘爪3固定连接。

为了减少绳索16出现跳线的情况，上述双向驱动装置还包括预紧结构；绳索16穿过预紧结构，使得绳索16位于预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽1上的部分始终承受预紧结构的拉力。由于绳索16位于预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽1上的部分始终承受预紧结构的拉力，使得绳索16始终紧紧缠绕在线槽1上，减少了绳索16出现跳线的情况，从而能够更好地规划绳索16的传力路径，保证了双向驱动装置的驱动稳定性。

具体来说，预紧结构可以包括固定梁5、活动梁6、弹簧7和绳索接口8；两个活动梁6相对应的一端与固定梁5滑动连接，弹簧7的一端与其中一个活动梁6固定连接，弹簧7的另一端与另一个活动梁6固定连接；绳索接口8位于两个活动梁6上，绳索16穿过绳索接口8。对于活动梁6和固定梁5之间的连接方式，固定梁5上设有滑槽，所述活动梁6卡入滑槽与固定梁5滑动连接。

示例性地，预紧结构还包括连接杆；固定梁5包括相互平行布置的固定单梁，活动梁6位于两根固定单梁之间；固定单梁上开设有固定梁滑槽，活动梁6的两端开设有活动梁滑槽，连接杆穿过固定梁滑槽和活动梁滑槽，使得固定单梁和活动梁6连接起来。固定梁滑槽和活动梁滑槽的设置，使得相对于固定梁5活动梁6能够在固定梁5的平面内做任何方向的运动，从而能够适应绳索16的各个方向的运动。

或者，预紧结构也可以包括弹性环9、弹簧7和绳索接口8；弹簧7的两端分别与弹性环9固定连接；绳索接口8位于弹性环9上，绳索16穿过绳索接口8。

为了进一步减少绳索16出现跳线的情况，绳索接口8的内侧壁可以设置接口防滑部10，绳索16与接口防滑部10受力接触。接口防滑部10的设置，避免了绳索16与绳索接口8之间出现打滑的问题，从而保证了绳索16位于预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽1上的部分始终承受预紧结构的拉力，进一步减少了绳索16出现跳线的情况。

示例性地，上述接口防滑部10可以是加工在绳索接口8的内侧壁的粗糙结构(例如多个紧密排布的凸起)或者是粘贴在绳索接口8的内侧壁的橡胶层等，在此不一一限定。

为了保护绳索16，绳索接口8远离双向驱动器4的一端可以与线鞘(例如，博登线鞘)连通，绳索16依次穿过绳索接口8和线鞘11。

为了减少绳索16与线槽1之间出现打滑的情况，上述双向驱动装置还包括线槽防滑部17，线槽防滑部17设于线槽1的槽壁。线槽防滑部17增加了单行执行器4与线槽1之间的摩擦力，减少了绳索16与线槽1之间出现打滑的可能性，尤其是对于绳索16缠绕在线槽1的圈数较少的情况。

为了减少双向驱动器4的输出轴的晃动，上述双向驱动装置还包括轴承12以及与轴承12配合的轴承座13；轴承12与双向驱动器4的输出轴的末端固定连接，轴承座13与外部支架(图中未示出)固定连接。由于双向驱动器4的输出轴在驱动绳索16运动的过程中，始终承受垂直于其轴向的拉力，轴承座13、双向驱动器4自身的驱动器支座14和双线驱动器4的输出轴构成了稳定的简支梁结构，从而能够减少双向驱动器4的输出轴的晃动，保证双向驱动装置整体结构的稳定性。

为了提高上述双向驱动装置的适应性，双向驱动装置还包括减速机15，棘轮2通过减速机15与双向驱动器4的输出轴连接，也就是说，双向驱动器4的输出轴与减速机15的输入轴固定连接，减速机15的输出轴与棘轮2固定连接，示例性地，双向驱动器4的输出轴与减速机15的输入轴之间、减速机15的输出轴与棘轮2均可以通过键固定连接。由于双向驱动器4的转速相对较高，而通常情况下，绳索16的运动速度不需要过高，棘轮2通过减速机15与双向驱动器4的输出轴连接，可以适当降低双向驱动器4的转速，使得减速机15的输出转速与绳索16的运动速度相匹配，从而提高双向驱动装置的适应性。

需要说明的是，对于双向驱动器4与减速机15的选择需注意与其他部件的接口的配合，同时，应充分考虑实际应用中对功率、力和速度的需求。

对于双向驱动器4的类型，示例性地，其可以为双向电机、双向启动驱动器或双向液压驱动器，当然，也可以为其他具有双向驱动功能的驱动器，在此不一一限定。

对于棘轮组件，其是本实施例的双向驱动装置的关键功能部件，使用者可自行根据标准设计加工棘轮组件或购买现成的棘轮组件产品做二次开发。其中，需要注意对棘轮组件的最大承载力矩、回差等参数进行选择，使其能够满足负载驱动需求。示例性地，其可以为外啮合的棘轮组件或内啮合的棘轮组件。其中，外啮合的棘轮组件的棘爪3均安装在棘轮2的外部，具有加工、安装和维修方便的特点，应用较广；内啮合的棘轮组件的棘爪3均在棘轮2内部，具有结构紧凑、外形尺寸小的特点，由于在内啮合的棘轮组件的棘轮2-棘爪3结合处具有一定的预紧力，绳索16拉动线槽1自由运动时，绳索16上外力需要克服棘轮2内部弹性力和线槽1的惯性力，使得被动的线槽1不会完全自由飞转。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向驱动装置，其特征在于，包括双向驱动器、线槽以及棘轮组件，所述棘轮组件分为止动方向相反的正棘轮组件和反棘轮组件；

所述正棘轮组件和反棘轮组件分别与所述双向驱动器的输出轴套接固定；

所述线槽为两个，分别与正棘轮组件和反棘轮组件连接；

所述双向驱动器正向转动，通过正棘轮组件驱动相应的线槽转动；所述双向驱动器反向转动，通过反棘轮组件驱动相应的线槽转动。

2.根据权利要求1所述的双向驱动装置，其特征在于，所述棘轮组件包括棘轮以及位于棘轮的外缘的棘爪，所述棘爪用于对所述棘轮进行单向卡止；所述线槽套设于所述棘轮的外缘，且与所述棘爪固定连接。

3.根据权利要求1所述的双向驱动装置，其特征在于，所述双向驱动装置还包括预紧结构；

所述绳索穿过所述预紧结构，使得所述绳索位于所述预紧结构与棘轮组件之间的部分以及缠绕于线槽上的部分始终承受所述预紧结构的拉力。

4.根据权利要求3所述的双向驱动装置，其特征在于，所述预紧结构包括固定梁、活动梁、弹簧和绳索接口；

两个活动梁相对应的一端与固定梁滑动连接，所述弹簧的一端与其中一个活动梁固定连接，所述弹簧的另一端与另一个活动梁固定连接；

所述绳索接口位于所述两个活动梁上，所述绳索穿过所述绳索接口。

5.根据权利要求4所述的双向驱动装置，其特征在于，所述预紧结构还包括连接杆；

所述固定梁包括相互平行布置的固定单梁，所述活动梁位于两根固定单梁之间；

所述固定单梁上开设有固定梁滑槽，所述活动梁的两端开设有活动梁滑槽，所述连接杆穿过固定梁滑槽和活动梁滑槽，使得固定单梁和活动梁连接起来。

6.根据权利要求3所述的双向驱动装置，其特征在于，所述预紧结构包括弹性环、弹簧和绳索接口；

所述弹簧的两端分别与所述弹性环固定连接；

所述绳索接口位于所述弹性环上，所述绳索穿过所述绳索接口。

7.根据权利要求4或5或6所述的双向驱动装置，其特征在于，所述绳索接口的内侧壁设有接口防滑部，所述绳索与所述接口防滑部受力接触。

8.根据权利要求1所述的双向驱动装置，其特征在于，所述双向驱动装置还包括线槽防滑部，所述线槽防滑部设于所述线槽的槽壁。

9.根据权利要求1所述的双向驱动装置，其特征在于，所述双向驱动装置还包括轴承以及与所述轴承配合的轴承座；

所述轴承与所述双向驱动器的输出轴的末端固定连接，所述轴承座与外部支架固定连接。

10.根据权利要求1所述的双向驱动装置，其特征在于，所述双向驱动装置还包括减速机，所述棘轮通过减速机与所述双向驱动器的输出轴连接。